电力系统故障分析-11FA故障录波图的阅读与分析课件

1、点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本故障录波图的阅读与分析故障录波图的基本知识故障录波器故障录波图的阅读与分析方法点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本概述它可以记录因短路故障、系统振荡、频率崩溃、电压崩溃等大扰动引起的系统电流、电压及其导出量，如有功、无功及系统频率的全过程变化现象。“黑匣子”当电力系统发生故障及振荡时能自动进行记录故障录波器是一种自动装置点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本1、根据所记录波形，可以正确地分析判断电力系统、线路和设备故障发生的确切地点、发展过程和故障类型，以便迅速排除故障和制定防止对策。故障录波器的作用2、分析继电保护和高压断

2、路器的动作情况，及时发现设备缺陷，查找电力系统中存在的问题。3、积累第一手材料，加强对电力系统规律的认识，不断提高电力系统运行水平。点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本故障录波分析的重要意义2、正确评价继电保护及安全自动装置的动作行为；1、正确分析事故的原因并研究对策；3、准确定位线路故障，缩小巡线范围；4、发现二次回路的缺陷，及时消除隐患；5、发现一次设备的缺陷，及时消除隐患；6、为系统复杂故障的分析提供有力支撑；7、验证系统运行方式的合理性，及时调整系统运行方式；8、实测系统参数，验算保护定值；9、分析研究系统振荡问题；10、分析研究电力系统内部过电压问题。点击添加文本点击添加

3、文本点击添加文本点击添加文本故障录波设备的前景和展望传统的故障录波装置保护信息子站IEC60870-5-103DNP规约（Distributed Network Protocol）配网通信规约调度或站端后台模拟量电流电压开关量跳合闸命令位置状态硬接线不能满足智能变电站的要求点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本智能故障录波器基于IEC61850标准故障录波设备的前景和展望通过对智能变电站中数据对象的订阅来实现数据的自由记录IED信息共享快捷良好的发展前景网络代替了传统电缆返回点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本故障录波图的基本构成保护及自动装置的录波图专用故障录波器的录波

4、图故障录波图的基本知识基本格式相同图形格式略有区别录波图五大部分文字信息部分比例标尺部分通道注解部分时间刻度部分录波波形部分图A-1点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本文字信息部分故障录波图的基本知识（1）主要描述故障录波设备安装地点，被录波的相关设备的名称，以及故障发生时录波启动的绝对时间等有的故障录波图的文字信息部分相当于一份简单的故障报告包括故障相别、故障电流、故障电压、故障测距等可以简单地对故障的总体情况做一个了解。但是不能作为最后对故障的定性分析结果。图A-1点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本比例标尺部分电流电压时间故障录波图的基本知识（2）录波装置自动生成

5、量化阅读的重要工具同一录波图同一电气量比例尺相同电流电压比例尺瞬时值标尺有效值标尺一次值标尺二次值标尺二次瞬时值比例标尺图A-1点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本比例标尺的模式最大值法故障录波图的基本知识（2）平均刻度值法录波通道中显示当前通道中所录波形的正半周最大值和负半周最大值，然后可通过与最大值波形的幅值比例关系去阅读该通道中其它各点波形的幅值。利用图中统一定义了单位幅值量的刻度格来充当标尺，通过阅读波形所占格数来阅读幅值量。标尺定义为以标准纸打印输出后的实际单位长度作为比例标尺刻度，例如1kV/mm、100A/mm等图A-1点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本

6、通道注解部分故障录波图的基本知识（3）对所录波形的内容进行定义，标明当前通道中所录波形的对象名称。一种是在各录波通道附近对应位置注解，该种模式多见于专用故障录波器。一种是在录波图中对各录波通道进行编号，然后集中对各通道进行注解定义，该种模式多见于保护装置打印输出波形。图A-1点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本时间刻度部分故障录波图的基本知识（4）以s（秒）或ms（毫秒）作为刻度单位以0时刻为故障突变时刻，要求误差不超过1ms。0ms前输出40ms的正常波形。为了方便阅读，一般会将录波图中电气量较长时间无明显变化的录波段省略输出很多故障录波器并不完全是以0时刻为故障突变时刻的，因此

7、在分析录波图时要注意区分。图A-1点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本录波波形部分故障录波图的基本知识（5）电流量A、B、C三相电流保护安装处电流互感器的录波专用二次绕组与保护装置合用一个电流互感器二次绕组，此时要求录波装置电流回路串接于保护装置之后模拟量录波录波装置内部的零序电流采样回路即N线上的小电流互感器的二次量（物理合成）3I0零序电流3I0录波与实际零序电流反相，在阅读时需要注意区分。使用自产3I0方式录波（数字合成）图A-1点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本录波波形部分故障录波图的基本知识（5）电压量A、B、C三相电压来自电压互感器二次绕组，与保护合用模拟

8、量录波专用故障录波器，使用来自电压互感器的二次开口三角绕组（物理合成）3U0零序电压保护装置录波，使用自产3U0（数字合成）高频通道录波来自高频保护收发信机背板端子上的专用录波输出量，不允许将录波通道直接并接于高频保护通道上，以防止录波通道故障而导致高频保护的不正确动作。作用主要是为了在故障分析时，查看收发信机的停发信是否正常，收发信波形幅值是否正常，波形是否完整连续，有无缺口等，为事故分析提供依据。图A-1点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本录波波形部分故障录波图的基本知识（5）保护信号录波保护装置跳闸出口信号重合闸动作出口信号开关量录波断路器位置录波量重要的告警信号纵联保护收发

9、信信号直接采用断路器辅助接点信号分相操作的断路器应为分相位置信号使用分合闸位置继电器TWJ、HWJ的触点信号时，考虑在时间上的误差保护装置录波中的保护动作类开关量录波往往要比专用录波器中的保护动作类开关量录波的时效性强。返回图A-1目测估算阅读简单定量分析点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本定性分析故障录波图的阅读与分析方法幅值阅读相位阅读时间阅读开关量阅读故障录波图的阅读点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本故障录波图的阅读幅值阅读图A-2A相故障电流 有效值阅读e-f段电流波形峰值处约占0.9格二次有效值=（0.9格17A/格） =10.82A一次有效值=10.82

10、（1200/5）=2596.5AA相故障时 残压幅值阅读g-h段电压波形峰值处约占0.3格二次有效值=（0.3格100V/格） =21.2V一次有效值=21.2（220/0.1）=46.64kV点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本故障录波图的阅读幅值阅读含有非周期分量的幅值阅读最大峰值电流阅读录波图中显示的是一次值，使用的标尺为10kA/格（一次峰值）二次最大峰值=21.5kA（1250/5）=86A一次最大峰值=2.15格10kA/格=21.5kAA相故障电流 的波形明显偏向时间轴上方，波形中含有一定的非周期分量。波形最大峰值在a点，a点处约占2.15格最大非周期分量电流阅读二次

11、最大非周期分量值=7kA（1250/5）=28A一次最大非周期分量值=（2.150.75）格 210kA/格=7kA波形第一个周波最大峰值点在a点，a点处约占2.15格波形第一个周波另一峰值点在b点，b点处约占0.75格图A-3点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本故障录波图的阅读幅值阅读含有非周期分量的幅值阅读交流有效值阅读二次最大非周期分量值=9.37kA（1250/5）=37.48A一次最大非周期分量值=（1.45+1.2）格2 10kA/格 =9.37kAc点处约占1.45格d点处约占1.2格为了提高有效值估算的精度，应尽量使用故障波形中最后几个周波的波形进行估算，目的是为了

12、让非周期分量衰减至最小，从而对有效值的估算影响最小，但是也不宜使用故障电流消失前的最后一个峰值点，主要考虑电路换路过程的暂态影响，以及负荷电流、电压叠加所造成的影响。因此图中有效值阅读，采用c点和d点的峰值来进行估算。返回图A-3点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本故障录波图的阅读相位阅读图A-2不同电气量之间的相位关系阅读零序电流3I0与零序电压3U0相位关系阅读方法为3I0与3U0的相位角度差（一般是两峰值点或两过零点之间的角度差值）波形的峰值点（a点与b点）、过零点（ c点和d点）加辅助线来帮助阅读利用两波形的特殊点进行比较一个周波为360过零点与峰值点的方向，均有正、负，选

13、择过零点或峰值点的时候，要注意两个波形的两个对应点的一致性，要选择同方向最近的点进行比较。点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本返回故障录波图的阅读相位阅读图A-4同一电气量故障前后的相位关系阅读画出两峰值（过零点）点间的水平距离（a，b）比较与其最临近的同方向峰值点（过零点）f的相位在e点作垂直于时间轴的辅助线交于故障期间的电压波形于g点按ab长度等幅向故障时间区域延长ab线段ab=bc=cd=deA相故障电压滞后故障前电压B相故障电压与故障前电压基本同相C相故障电压超前故障前电压被比较的两个电气量中含有非周期分量时，不宜使用过零点法比较相位，尽量使用峰值点法，同时要用非周期分量衰

14、减至最小后的波形进行相位比较。与幅值阅读一样，也不宜使用故障波形消失前的最后一个峰值点（过零点）。被比较的电气量幅值较小，峰值处比较平坦时，为减小阅读误差，尽量使用过零点进行阅读。故障录波图的阅读时间阅读图A-2故障电流持续时间阅读A相故障电流从0ms时开始突变，至约60ms时结束（图中e到f）A相电流突变后约1.25个周波时保护A相出口跳闸（图中#3通道的粗黑线出现）保护动作时间阅读通过波形图中的时间轴的刻度获得通过波形本身的周波数来计算获得（每周波20ms ）断路器开断时间阅读从保护出口跳闸到故障电流消失约为1.75个周波A相故障电流约在60ms消失，保护A相跳闸出口命令返回（#3通道的粗

15、黑线消失）时刻约在77ms保护返回时间阅读重合闸延时时间阅读保护重合闸脉冲宽度阅读保护A相跳闸出口命令返回时刻约在77ms，重合闸脉冲命令发出（#7通道的粗黑线出现）约在877ms重合闸脉冲命令发出时刻约为877ms，脉冲消失（#7通道的粗黑线消失）时刻约在937ms不能将重合闸脉冲发出时刻到第二次故障电流出现时刻定义为断路器的合闸时间。一是重合闸回路要经操作箱合闸保持继电器，才能去断开断路器合闸线圈，因此存在继电器动作时间的延时，二是断路器重合后第二次故障不一定是立刻发生的。返回点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本故障录波图的阅读开关量阅读图A-2开关量发生时刻、返回时刻的阅读图

16、中保护A相跳闸出口命令发出时刻约在25ms，返回时刻约在77ms（#3通道的粗黑线）。通道1、2为该线路保护中允许式方向纵联保护的收发信开关量录波，可以看出约在20ms时，通道1、2开关量几乎同时发生变化，即纵联保护有发信又有收信，满足正方向区内故障特征开关量的阅读与保护动作逻辑有紧密的联系约5ms后线路保护A相跳闸出口（该跳闸命令可以是纵联保护发出的，也可以是线路保护中距离或零序保护发出的）在重合闸出口合闸于永久性故障时，约在942ms时纵联保护有发信，945ms时纵联保护有收信，但是线路保护已在942ms时三相跳闸出口、永跳出口（图中#3、#4、#5、#6通道出现跳闸出口命令）可见942m

17、s时的三相跳闸、永跳命令，不是纵联保护发出的，而是距离保护或零序保护的加速段发出的第一次保护动作可能是线路纵联保护出口的，但是重合于故障后的第二次保护动作，肯定不是纵联保护最先出口的点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本故障录波图的分析典型故障的波形特点电力系统中常见的故障线路单相接地故障、线路两相短路故障、线路（变压器低压侧）三相短路故障、变压器低压侧两相短路故障线路单相接地故障波形特征励磁涌流波形也是波形分析经常会见到的一种非故障类波形故障相电压下降；出现较大零序电压；故障相电流增大；出现零序电流，大小、相位和故障相相同。线路两相短路故障波形特征两故障相电压下降；两故障相电流大增

18、，且大小相同，相位相反；无零序电压、零序电流；在环网系统中，非故障相电流可能略有增加。线路（变压器低压侧）三相短路故障波形特征三相电压均下降，且幅值基本相同；三相电流均增大，且幅值基本相同；三相电流相位关系与正常运行相同；无零序电流、零序电压。点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本故障录波图的分析典型故障的波形特点电力系统中常见的故障线路单相接地故障、线路两相短路故障、线路（变压器低压侧）三相短路故障、变压器低压侧两相短路故障变压器低压侧两相短路故障波形特征励磁涌流波形也是波形分析经常会见到的一种非故障类波形滞后相电压下降最多；其他两相电流大小、相位相同，大小是滞后相的一半，相位与滞后相相反励磁涌流的波形特征含非周期分量，波形偏向一边；波形随时间衰减；波形有明显间断角（二次谐波含量高）；电压无明显变化。滞后相电流最大；无零序电压、零序电流点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本保护装置录波不能替代两者功能作用上的区别只是记录与该保护动作情况相关的少数电气量，且记录长度有限。保护装置的首要任务是在系统发生故障时能快速可靠地切除故障，保证系统安全稳定运行。无法记录除短路故障以外的其它系统动态变化过程。专用故障录波器记录系统大扰动，如短路故障、系统振荡、频率崩溃、电压崩溃等发生后的有关系统电气量变化过程，以及保护与自动装置的动作行为。各电气量进入保护装置被用于计算前